Расчет электрических нагрузок
Покупка
Тематика:
Электроэнергетика. Электротехника
Издательство:
Страта
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 126
Дополнительно
Вид издания:
Практическое пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-907638-20-4
Артикул: 803198.01.99
Доступ онлайн
В корзину
Авторы считают, что данный сборник методик восполнит многие пробелы и станет настольной книгой не только для проектировщиков электроустановок потребителей, но и для широкого круга специалистов в электроэнергетике.
Методы расчетов, содержащиеся в справочнике, могут быть использованы персоналом электросетевых, энергосбытовых, экспертных организаций, а также специалистами энергетиками — при проведении проверочных расчетов нагрузок. Особая ценность данного издания заключается в том, что оно собрало под одной обложкой разрозненные основные действующие методы расчетов.
Настоящее, третье издание, не только объединяет известные методики расчётов электрических нагрузок, содержащиеся в обязательных и добровольных нормативных документах, но и даёт ответы на вопросы, неурегулированые ими. Кроме того, в издании учтены ответы на заданные нашими читателями вопросы после выхода второго издания (2014 год) и результаты экспертизы проектной документации.
Издание снабжено техническими таблицами и списком литературы.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 13.03.02: Электроэнергетика и электротехника
- ВО - Магистратура
- 13.04.02: Электроэнергетика и электротехника
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Мурашов А. О. Рузанова Н. И. расчет электрических нагрузок Практическое пособие СТРАТА Санкт-Петербург 2022
УДК 621.311.1 ББК 31.27 М 91 М 91 Мурашов А. О., Рузанова Н. И. Расчет электрических нагрузок: практическое пособие — Санкт-Петербург: «Страта», 2022. — 126 с.: табл. и схемы ISBN 978-5-907638-27-3 Настоящее, третье издание, объединяет известные методики расчётов электрических нагрузок, содержащиеся в обязательных и добровольных нормативных документах и даёт ответы на вопросы, неурегулированные нормативно-техническими документами. В третьем издании учтены ответы на заданные нашими читателями во- просы после выхода второго издания (2014 год). Учтены результаты экспер- тизы проектной документации. Данный сборник расчетов электрических нагрузок предназначен для инженеров-проектировщиков электроустановок зданий и электриче- ских сетей. Методы расчетов, содержащиеся в справочнике, могут быть использованы персоналом электросетевых, энергосбытовых, экспертных организаций, а также специалистами энергетиками — при проведении про- верочных расчетов нагрузок. В сборнике рассматриваются методы расчетов по коэффициентам спроса и одновременности, методы расчетов надбавок мощности и другие методы. Приведены примеры расчетов электрических нагрузок по каждой методике. Особая ценность данного издания заключается в том, что оно собрало под одной обложкой разрозненные основные действующие ме- тоды расчетов. Действующие нормативные документы могут не содержать исчерпы- вающие ответы на все вопросы, возникающие у проектировщика. В ряде случаев наблюдается некоторое запаздывание нормативного регулирова- ния за применением технологий. Авторы считают, что данный сборник методик восполнит многие про- белы и станет настольной книгой не только для проектировщиков электро- установок потребителей, но и для широкого круга специалистов в элек- троэнергетике. © А. О. Мурашов, Н. И. Рузанова, текст, 2010 © А. О. Мурашов, Н. И. Рузанова, текст, 2014 © А. О. Мурашов, Н. И. Рузанова, текст, 2022 © «Страта», оформление, 2022
ВВЕДЕНИЕ Расчет электрических нагрузок — наиболее ответственный этап при про- ектировании электрических установок и сетей. От правильности при- нятого проектного решения зависит экономичность, энергоэффектив- ность, надежность электроустановки потребителя. Точность расчета электрических нагрузок в решающей степени опре- деляет объем капитальных вложений в создание системы электроснаб- жения. Ошибки при расчете электрических нагрузок, более чем другие ошибки, допущенные при проектировании, могут привести к увеличе- нию стоимости и сроков сооружения объекта. Расчеты электрических нагрузок производят при разработке тех- нико-экономических обоснований, при расчёте запрашиваемой макси- мальной мощности технологического присоединения к электрическим сетям и на всех стадиях проектирования. Помимо этого, электрические нагрузки оцениваются при выполнении схем развития инженерных ин- фраструктур. Цели расчета электрических нагрузок различаются на разных ста- диях. Предпроектная проработка нагрузок потребителей электрической энергии позволяет определить результирующую электрическую нагрузку предприятия, позволяет сформировать заявку на технологическое при- соединение к электрическим сетям и наметить схему электроснабжения объекта. На стадиях проектирования расчет электрических нагрузок производится для определения расчётных токов, согласно которым выбираются сечения проводников, номинальные токи аппаратов защиты. В соответствии с Положением о составе разделов проектной документации и требованиям к их содержанию, утверждённым Постановлением Правительства РФ от 16.02.2008 № 87, подраздел «Система электроснабжения» проектной документации должен содержать «сведения о количестве энергопринимающих устройств, об их установленной, расчетной и максимальной мощности». Основные понятия, используемые при расчете электрических нагрузок: Приёмник электрической энергии (электроприёмник) — устройство, в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для ее использования (Межгосударственный стандарт ГОСТ 19431–84 «Энергетика и электрификация. Термины и определения»,
Мурашов А.О., Рузанова Н.И. 4 утверждён Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27.03.1984 № 1029). Потребитель электрической энергии — предприятие, организация, территориально обособленный цех, строительная площадка, квартира, у которых приемники электрической энергии присоединены к электри- ческой сети и используют электрическую энергию (ГОСТ 19431–84). Коэффициент спроса — отношение совмещенного максимума на- грузки приемников энергии к их суммарной установленной мощности (ГОСТ 19431–84). Коэффициент одновремённости — отношение совмещенного макси- мума нагрузки энергоустановок потребителей к сумме максимумов на- грузки этих же установок за тот же интервал времени (ГОСТ 19431–84). Присоединенная мощность электроустановки — сумма номиналь- ных мощностей трансформаторов и приемников электрической энер- гии потребителя, непосредственно подключенных к электрической сети (ГОСТ 19431–84). Установленная мощность электроустановки — наибольшая активная электрическая мощность, с которой электроустановка может длитель- но работать без перегрузки в соответствии с техническими условиями или паспортом на оборудование (ГОСТ 19431–84). Запрашиваемая максимальная мощность — мощность в заявке, на- правляемой заявителем для технологического присоединения к электри- ческим сетям (Правила технологического присоединения энергопри- нимающих устройств потребителей электрической энергии, объектов по производству электрической энергии, а также объектов электросете- вого хозяйства, принадлежащих сетевым организациям и иным лицам, к электрическим сетям, утверждённые Постановлением Правительства РФ от 27.12.2004 № 861). Максимальная мощность — наибольшая величина мощности, опре- деленная к одномоментному использованию энергопринимающими устройствами в соответствии с документами о технологическом присо- единении и обусловленная составом энергопринимающего оборудования и технологическим процессом потребителя, в пределах которой сетевая организация принимает на себя обязательства обеспечить передачу элек- трической энергии (Правила недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг, утверждённые Постановлением Правительства РФ от 27.12.2004 № 861). Расчетная мощность — мощность, соответствующая такой неизмен- ной токовой нагрузке, которая эквивалентна фактической изменяющей- ся во времени нагрузке по наибольшему возможному тепловому воздей- ствию на элемент системы электроснабжения (вероятность превышения фактической нагрузки над расчетной не более 0,05 на интервале осредне-
Введение ния, длительность которого принята равной трем постоянным времени нагрева элемента системы электроснабжения, через который передает- ся ток нагрузки (кабеля, провода, шинопровода, трансформатора и т. д.); для одиночных электроприемников расчетная мощность принимается равной номинальной, для одиночных электроприемников повторно-крат- ковременного режима — равной номинальной, приведенной к длитель- ному режиму) (РТМ 36.18.32.4–92 «Указания по расчёту электрических нагрузок» от 30.07.1992). В целях технологического присоединения рас- чётная мощность равна максимальной мощности. Нагрузка энергоустановки потребителя — значение мощности или количества тепла, потребляемых энергоустановкой в установлен- ный момент времени (ГОСТ 19431–84) Известны различные методы расчета электрических нагрузок. Условно их подразделяют на методики расчета внутренних и внешних электриче- ских сетей. Они отличаются в зависимости от назначения объекта (жи- лые и общественные здания, сооружения, промышленные предприятия), а также по расположению объекта (в городской или сельской местности). Для внутренних электрических сетей, как правило, применяется метод с использованием коэффициента спроса электрических сетей. Для внешних электрических сетей применяют: — метод удельных нагрузок; — метод коэффициента одновременности; — метод надбавок мощности и др. Представленные в данном сборнике методы адаптированы с учетом технико-экономических показателей работы электроустановок соглас- но действующим сегодня нормативно-техническим документам и нор- мативным правовым актам. Основные документы, используемые при расчете электрических на- грузок: — Свод правил СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа» [1], — Руководящий документ РД 34.20.185–94 «Инструкция по проек- тированию городских и электрических сетей» [2], — Руководящий технический материал РТМ 36.18.32.4–92 «Указа- ния по расчету электрических нагрузок» [3], — Методические рекомендации по расчету электрических нагрузок в сетях 0,38–110 кВ сельскохозяйственного назначения [4], — «Расчет электрических нагрузок учреждений здравоохранения» ГипроНИИздрав 1988 [9]. Комплекс нормативных документов, регулирующих вопросы расчёта электрических нагрузок в настоящее время не системен. Методики могут носить обязательный, добровольный, справочный характер. Некоторые
Мурашов А.О., Рузанова Н.И. 6 показатели, необходимые для расчётов, содержатся только в технической документации заводов-изготовителей оборудования. Действующие отечественные методики не ориентированы на опре- деление прогнозных нагрузок методом программного наложения моде- лей различных профилей нагрузок типовых потребителей. При наличии соответствующего программного продукта, базирующегося на подроб- ном анализе нагрузок потребителей и формировании типовых профилей нагрузок, возможно обеспечить большую точность прогнозирования. При недостаточности нормированных, рекомендованных, справоч- ных данных целесообразно для каждого конкретного случая проектиро- вания определить желаемый уровень надёжности функционирования электроустановки. Критериями для определения необходимого уровня в каждом кон- кретном случае может являться матрица рисков для данного объекта или результаты анализа репрезентативных экспериментальных сведений. Во всех случаях необходимо исходить из того, что расчеты нагрузок основываются на статистических данных и носят вероятностный характер.
1. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ Основным документом, применяемым при расчете электрических нагрузок жилых и общественных зданий, является Свод правил СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа»1. Свод правил СП 256.1325800.2016 является актуализированной редакцией Свода правил СП 31-110-2003, который, в свою очередь, является переработкой ВСН 59–88 (введенного Главгосэнергонадзором Минэнерго СССР письмом № 17–6/23-Т от 02.12.1988). Многие положения СП 256.1325800.2016 заимствованы из СП 31-110-2003 и, соответственно, из ВСН 59–88. Свод устанавливает правила проектирования и монтажа электроустановок вновь строящихся и реконструируемых жилых и общественных зданий в городах и сельских населенных пунктах. Расчет электрических нагрузок для микрорайона города с жилыми и общественными зданиями с параллельным построением схемы электроснабжения осуществляется в следующей последовательности. Прежде всего, делается расчет нагрузок электроприемников квартиры, для того чтобы выбрать сечение проводников и аппаратов защиты; далее определяется расчетная нагрузка электроприемников жилого дома с учетом лифтовых установок на шинах 0,4 кВ РУ; после чего выполняется расчет электрических нагрузок жилых и общественных зданий микрорайона и питающих сетей до 1 кВ и на шинах ТП. В каждом расчете могут быть использованы различные методы (в зависимости от стадии проектирования). 1.1. Нагрузки для квартир типовых серий в многоквартирном жилом доме При отсутствии индивидуальных проектов электрооборудования и электроосвещения квартир расчет требуемой мощности выполняется с помощью метода удельных нагрузок2. Например, если проект жилого здания выполнен по типовой серии жилых домов, то расчетная нагрузка питающих 1 Свод правил СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа (с Изменениями 1, 2, 3, 4, 5)», утверждён приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 29.08.2016 № 602/пр 2 Свод правил СП 256.1325800.2016 — таб. 7.1.
Мурашов А.О., Рузанова Н.И. 8 линий, вводов и на шинах РУ-0,4кВ от электроприемников для таких квартир ( Pкв) определяется по формуле, кВт: Pкв= Pкв.уд·n, где Pкв.уд– удельная нагрузка электроприемников, принимаемая по Таблице 1.1, в зависимости от числа квартир, присоединенных к линии, и типа кухонных плит (кВт/на квартиру). Удельные электрические нагрузки установлены с учетом того, что расчетная неравномерность нагрузки при распределении ее по фазам трехфазных линий и вводов не превышает 15 %. В таблице указаны удельные нагрузки для квартир средней общей площадью 70 м2 (квартиры от 35 до 90 м2) в жилых зданиях, выполненных по типовым проектам. Таблица 1.1. Удельная расчетная нагрузка электроприемников квартир жилых зданий, кВт/на квартиру № п/п Потребители электроэнергии Удельная расчетная нагрузка при количестве квартир 1–5 6 9 12 15 18 24 40 60 100 200 400 600 1000 1. Квартиры с плитами: 1.1. на природном газе 4,5 2,8 2,3 2,0 1,8 1,65 1,4 1,2 1,05 0,85 0,77 0,71 0,69 0,67 1.2. на сжиженном газе (в т. ч. при групповых установках) и на твердом топливе 6,0 3,4 2,9 2,5 2,2 2,0 1,8 1,4 1,3 1,08 1,0 0,92 0,84 0,76 1.3. электриче- скими, мощностью до 8,5 кВт 10 5,1 3,8 3,2 2,8 2,6 2,2 1,95 1,7 1,5 1,36 1,27 1,23 1,19 Пример расчета 1.1. Десятиэтажный дом в новом микрорайоне. На двух этажах — офисные помещения, на шести этажах — жилые квартиры ( средняя площадь пяти квартир на этаже — 70 м2), два этажа с квартирами повышенной комфортности (3 квартиры на этаже). Плита электрическая до 8,5 кВт. Количество лифтовых установок — 3; установленная мощность электродвигателей лифта — 10 кВт. Определить расчетную нагрузку на вводе в дом. Решение. Количество квартир: n=6·5=30. Выбираем удельную нагрузку электроприемников: Pкв.уд = 2,07 кВт/на квартиру. Так как в таблице отсутствуют данные для 30 квартир, удельную нагрузку определяем методом интерполяции: Pкв1= 30∙2,07 = 62,1 кВт.
Глава 1 9 Пример расчета 1.2. Определить расчетную нагрузку на шинах РУ- 0,4 кВ для группы строящихся зданий в поселке городского типа (по очередям застройки). Дома трехэтажные, снабжены газовыми плитами. Таблица А. Очереди застройки поселка городского типа трехэтажными домами к примеру расчета 1.2. № п/п Группа зданий № дома Количество квартир 1. I очередь 1 35 2. 2 21 3. II очередь 3 21 4. 4 28 5. 5 21 6. III очередь 6 56 7. 7 14 8. IV очередь 8 40 9. 9 35 Решение. Дом № 1: при количестве квартир n1=35 выбрана удельная нагрузка Pкв.уд1 = 1,263 кВт/кв. Расчетная нагрузка на дом: P1 = 35·1,263 = 44,205 кВт. Результаты расчетов для остальных домов приводятся в таблице Б. Таблица Б. Результаты расчетов для остальных домов к примеру расчета 1.2. № п/п Группа зданий № дома Количество квартир Удельная нагрузка, кВт/кв. Расчетная нагрузка 1. I очередь 1 35 1,263 44,21 2. 2 21 1,525 32,03 3. II очередь 3 21 1,525 32,03 4. 4 28 1,350 37,80 5. 5 21 1,525 32,03 6. III очередь 6 56 1,080 60,48 7. 7 14 1,867 26,14 8. IV очередь 8 40 1,20 48,00 9. 9 35 1,263 44,21 Суммарная расчетная нагрузка на шинах РУ-0,4 кВ: P P êÂò i = = ∑ 356 9 , . 1.2. Нагрузки для квартир повышенной комфортности Для электроприемников квартир повышенной комфортности рас- четная нагрузка питающих линий, вводов и на шинах РУ-0,4 кВ
Мурашов А.О., Рузанова Н.И. 10 определяется с применением метода коэффициента одновремен- ности3 (кВт): Pр.кв= Pкв·n·Ко, где Pкв — нагрузка электроприемников квартир повышенной ком- фортности; n — количество квартир; Ко — коэффициент одновременно- сти для квартир повышенной комфортности. В соответствии с определением, данным ГОСТ 19431–84 «Энергети- ка и электрификация. Термины и определения»4, Коэффициент одновре- менности — это отношение совмещенного максимума нагрузки энерго- установок потребителей к сумме максимумов нагрузки этих же установок за тот же интервал времени. Ê P P î óñò ÝÏi i i n = = = ∑ max max 1 , где Pmax уст — максимальная мощность электроустановки в целом; Pmax ЭПi — максимальная мощность i-го электроприемника. Коэффициент одновременности Ко для квартир повышенной ком- фортности в зависимости от числа квартир определяется по таблице 1.2.5 Таблица 1.2. Коэффициенты одновременности для квартир повышенной комфортности Ко Характеристика квартир Ко при числе квартир 1–5 6 9 12 15 18 24 40 60 100 200 400 600 и бо- лее С электропли- тами 1 0,51 0,38 0,32 0,29 0,26 0,24 0,2 0,18 0,16 0,14 0,13 0,11 Нагрузку электроприемников квартиры повышенной комфортности допускается определять по проекту внутреннего электрооборудования квартиры в зависимости от набора устанавливаемых электроприборов и режима их работы, характеризующихся средней вероятностью вклю- чения (коэффициентом спроса) и несовпадением хозяйственных работ в квартире. Таким образом, если известны виды и мощность электропри- емников квартиры, то расчетная мощность определяется: Pкв=∑ Pэпi·Ксi, 3 Свод правил СП 256.1325800.2016 — таб. 7.3. 4 Межгосударственный стандарт ГОСТ 19431–84 — п. 59 5 Свод правил СП 256.1325800.2016 — таб. 7.3.
Доступ онлайн
В корзину